选择合适的示波器进行高速电路调试和验证

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1、选择合适的示波器进行高速电路调试和验证http://www.pcbfans.cn/article/8d/8290.html示波器，作为全球使用最广通用仪器，伴随电子设计工程师走过了60年历程。第一代模拟实时示波器（ART）和第二代数字存储示波器（DSO），都有其明显缺点。基于DPX数字荧光技术第三代数字荧光示波器（DPO），结合了前两代示波器优点，同时消除了两者缺点。全新一代数字荧光技术进一步提升了数字荧光示波器实时性，使DPO在性能和适用性方面已经远远超过了同等带宽ART和DSO，成为当前业界性能最优、效率最高、分析能力最强选择。为什么DPO具有这样能力呢？本

2、文接下来部分，将结合DPX技术核心，为读者完整介绍三代示波器在调试和验证工作中优劣势，同时解答一些已谈论过多年疑问。第一章示波器技术发展和演变泰克511模拟实时示波器，标志着商用示波器时代到来。511之前也有一些“示波器”产品，但是由于其没有触发系统和校准时基、垂直刻度，不能提供稳定显示波形，也不能进行定量测试，所以只是一种定性观测工具。511首次在“示波器”这种测试设备中加入了边沿触发以显示稳定波形、使用校准时基和垂直放大器以提供定量测试能力，大大增加了适用性。这样，商用示波器诞生了。模拟实时示波器发展到现在，基本结构并没有多大变化，下图是一个基本结构框图： 

3、本图由PCBfans.cn提供图1:模拟示波器结构简图模拟实时示波器机构简单，没有信号数字化、处理等过程。ART所有信号调理、放大和显示都由模拟器件完成，所以从信号进入放大器（或探头）到最后在CRT上显示，几乎是实时（延迟时间几乎可以忽略）。但是，模拟示波器也有死区时间，在死区时间内出现信号是不能显示在屏幕上。这个死区时间来自于触发系统“触发抑止（holdoff）”和等待触发时间。所以，模拟示波器也不是能100％地捕获信号。不同型号模拟实时示波器，最大波形捕获概率大约从30％～70％不等，扫描速度最快可达50万次/秒。这是一个非常好指标。再来看模拟示波器显示方式

4、——CRT阴极射线管。电子束经过偏转板偏转，再轰击显示屏上荧光物质发光形成波形轨迹。当电子束停止轰击后，亮点不会立即消失而要保留一段余辉时间。余辉时间10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。在余辉效应作用下，波形轨迹上每一点亮度，和被轰击次数（频度）成正比关系。因此，模拟实时示波器显示波形，不仅有时间和幅度信息，还能以亮度等级表示信号出现概率信息，非常有利于观测。但是在另一方面，荧光物质发光这一特性也带来了一个问题：轰击次数过少轨迹亮度

5、会很低，甚至根本无法观测到。所以模拟示波器比较适合于重复信号（如连续正弦波）或者有重复特性信号（如模拟视频信号）。而对单次信号（如单个脉冲或偶发故障）观测能力非常有限。总结起来，模拟实时示波器有以下几点主要优点：实时性强、波形捕获概率高、直观三维（时间、幅度和信号出现概率）显示方式。缺点主要在于：无法存储数据、分析能力有限、对低概率事件捕获能力不足、触发简单、预触发延时不足和带宽提升困难（从前端放大器到CRT必须同时提升）等。随着数字化运动兴起和越来越多单次信号测量需求，模拟示波器这些缺点使其渐渐不再能满足测试需求，所以从上世纪80年代开始，主流示波器厂家均渐渐

6、转向数字示波器研发和生产。第一代数字示波器现在被称为数字存储示波器（DSO），使用串行工作结构。原理框图如下： 本图由PCBfans.cn提供图2:数字存储示波器结构简图数字存储示波器使用了ADC采样方式，所以被测模拟波形最终可以以数据格式存储。当然，数字化数据还可以方便地进行自动测量、频谱分析、数学计算或者其它高级分析。所以数字示波器特别适于单次信号采集和分析，这是一个很大突破。另外一方面，数字存储示波器在ADC以后就是全数字化处理，所以带宽提升仅受限于可变增益前置放大器带宽和ADC速率。随着技术进步，现在，泰克TDS6154C是业界真实模拟代宽最高数字存储示

7、波器，达到12.5GHz(3dB)。由于超高高带宽示波器系统设计中，宽带放大器是其中核心部分，目前主流设计都采用每一个通道独立硬件放大器设计方法，这样保证每一个通道性能没有限制。当每一个通道放大器设计带宽不足时，有些示波器通过DBI技术利用示波器每一个通道6GHZ低带宽放大器在不同频段“拼接”在一起，在某一个通道上达到超过6GHZ带宽，例如3个通道6GHZ频段“拼接”后达到18GHZ带宽。从DBI技术实现方法可以明显看出它优点和相应缺陷，最明显优势是利用多通道低带宽合并为单通道超过10GHZ高带宽，在示波器设计中成本最高放大器和ADC均采用低速设计，非常有利于控

8、制成本。由于DBI技术本